Попрощаться не успеем. Что будет, если взорвётся Солнце
Уже не раз учёные моделировали взрыв единственной звезды в нашей системе. Каждый прогноз был страшнее предыдущего. Лайф разбирался, что будет с жителями Земли, если Солнце всё-таки взорвётся.
Почему должно взорваться
Учёные неоднократно заявляли, что термоядерная реакция, которая происходит внутри единственной звезды в нашей системе, может погубить не только жёлтого карлика, но и все близлежащие планеты. Произойти это может из-за «преждевременного старения» Солнца — процессов, которые ускоряют «износ» звезды и сокращают жизненный цикл. Нужно понимать, что почти половину жизни наше Солнце уже прожило.
Максимальная продолжительность жизни звезды — 10 млрд лет
4,6 млрд лет из этого срока Солнце уже прожило, поэтому до момента гибели единственной звезде осталось жалких 5,5 млрд лет
Вторая копия Земли
Когда огромную звезду разрывает на атомы, она превращается в сверхновую. Наружу выбрасываются триллионы тонн пыли и газа. Из этого строительного материала рождаются новые миры, однако переход звезды в сверхновую чаще всего становится последним событием для уже сформированных планет.
Взрыв Солнца совершенно точно убьёт все планеты земной группы, но есть и плюсы
Новый взрыв создаст ещё больше миров, которые через пару миллиардов лет снова будут населены живыми и разумными организмами
Мы умрём ещё до взрыва
Ни один из сценариев уничтожения планет земной группы, как ни странно, не включает в себя непосредственно взрыв. Когда Солнце начнёт умирать, оно, согласно прогнозам учёных, должно будет увеличиться в размерах и, скорее всего, станет существенно холоднее.
Со временем оно мутирует из жёлтого карлика в красного гиганта
Оно станет настолько большим, что полностью «съест» Меркурий, Венеру и даже Землю. До других планет доберётся чуть погодя
Холод и адская жара
Точного сценария солнечного взрыва не существует до сих пор, и всё, что связано с рассуждениями на тему гибели целой планетной системы, находится исключительно в теоретической плоскости. К примеру, сценарий «выжигания всего живого» далеко не единственный. Существует и другое направление — похолодание после взрыва.
Такой взрыв не нарушит целостности Солнца, но остановит термоядерную реакцию
Жёлтый карлик перестанет выделять тепло и свет. Такие планеты, как Земля и Меркурий, по данным учёных, замёрзнут всего за месяц
Фото: © KInopoisk/ «Послезавтра»
Солнце не только согревает Землю, но и удерживает её на комфортной (во всех отношениях) орбите. Если центральная звезда взорвётся, то одним прекрасным утром земляне обнаружат, что находятся далеко от привычного места обитания.
Разрушение Солнца «сотрёт» привычную орбиту Земли
Если Земля и не сгорит, то может покинуть Солнечную систему, точнее то, что от неё останется, и превратится в планету-бродягу
Конец света в прямом эфире
Если Солнце взорвётся так, как представляют себе это кинорежиссёры и писатели-фантасты, то планета не превратится в пар. И хотя от первоначального сценария, предполагавшего «выжигание» поверхности Земли и грунта вплоть до ядра за восемь минут, учёные отказались, другие варианты не намного лучше.
Эксперт по космосу Михаил Лапиков отметил, что при некоторых вариантах взрыва Солнца дневную сторону планеты на огромной скорости просто «простерилизует» — животные и другие живые организмы будут сожжены температурой в несколько миллионов градусов.
Сначала будет «выпарена» атмосфера, затем температура на поверхности будет такой, что несколько слоёв просто расплавятся
При таком развитии событий могут исчезнуть даже бактерии и другие простейшие организмы. Вода и все летучие газы испарятся безвозвратно. Дальше земной шар будет понемногу растрескиваться от холода, а планета окажется за пределами обитаемой зоны. Всё это великолепие земляне смогут наблюдать расплавленными и сгоревшими собственными глазами.
Посчитано и среднее время разрушения
Огненный шар достигнет Земли за сутки-двое. Сопровождаться такое событие будет яркой вспышкой, от которой многие люди ослепнут
Придётся искать новый дом
Эксперты и физики-космологи отмечают, что к тому моменту, как Солнце дойдёт до состояния взрыва, люди научатся колонизировать другие миры. Мест для переезда огромное количество. Условия жизни, которые похожи на земные, уже обнаружены на планете Проксима b.
На Проксима b земляне смогут спастись от последствий разрушения Солнца
Экзопланета находится на расстоянии 4,2 световых года и вращается вокруг красного карлика Проксима Центавра
Источник
Путешествие к Солнцу: почему солнечный зонд «Паркер» не расплавится?
Этим летом NASA отправит солнечный зонд «Паркер» (Parker Solar Probe) к Солнцу и тот проникнет глубоко в атмосферу светила, глубже чем любая миссия до него. Если бы Земля была на одном конце метровой палки, а Солнце на другом, солнечный зонд подойдет на десять сантиметров к поверхности звезды. Оказавшись в этой части солнечной атмосфере, известной как корона, Parker Solar Probe предоставит беспрецедентные наблюдения того, что управляет всеми этими частицами, энергией и теплом, курсирующими в короне, и запускает это через всю Солнечную систему, далеко за пределы Нептуна.
Подготовка защитного экрана.
В короне, конечно, невообразимо жарко. Космический аппарат будет путешествовать через материал с температурой более миллиона градусов по Фаренгейту под непрерывной бомбардировкой интенсивного солнечного света.
Почему Parker Solar Probe не расплавится?
Чтобы понять, что поддерживает космический аппарат и его инструменты в безопасности, нужно понять концепцию отношений тепла и температуры. Дело в том, что высокие температуры не всегда переходят в фактическое нагревание другого объекта.
В космосе температура может быть тысячи градусов, но конкретный объект не будет нагреваться, жары не почувствуется. Почему? Температура определяется скоростью движения частиц, тогда как тепло измеряется общим количеством энергии, которую они переносят. Частицы могут двигаться быстро (высокая температура), но если их будет немного, то и энергии будет немного (мало тепла). Поскольку космос по большей части пустой, очень немногие частицы могут передать энергию аппарату.
Корона, через которую летит зонд «Паркер», например, обладает чрезвычайно высокой температурой, но очень низкой плотностью. Подумайте о разнице между тем, как засунуть руку в горячую духовку и засунуть ее в кастрюлю с кипящей водой (только не делайте этого) — в печи ваша рука может выдержать гораздо более высокую температуру на протяжении длительного времени, чем в воде, где ей придется взаимодействовать с огромным количеством частиц. Аналогичным образом, если сравнивать с видимой поверхностью Солнца, корона менее плотная, поэтому космический аппарат взаимодействут с меньшим количество горячих частиц и сильно не нагревается.
Это значит, что хотя «Паркер» будет двигаться через космос при температурах в несколько миллионов градусов, поверхность теплового щита, которая направлена на Солнце, будет нагреваться всего до 2500 градусов по Фаренгейту (это 1400 градусов по Цельсию).
Защитный щит космического корабля
Конечно, несколько тысяч градусов — это все еще фантастически горячо. (Для сравнения, лава от вулканического извержения может быть температурой от 700 до 1200 градусов). И чтобы выдержать это тепло, зонду «Паркер» нужен тепловой щит под названием Thermal Protection System (TPS), 2,4 метра в диаметре и 115 миллиметров толщиной. Эти несколько дюймов защиты означают, что только одна сторона щита, где находится корпус аппарата, будет в комфортной температуре 30 градусов.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
TPS был разработан Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса и построен Carbon-Carbon Advanced Technologies, которые взяли углеродную композитную пену и зажали между двумя углеродными пластинами. Эта легковесная изоляция будет сопровождаться напылением белой керамическо краски на солнечной стороне, чтобы отражать тепло по максимуму. Испытания показали, что щит способен выдержать температуру в 1650 градусов и оградить приборы от любого тепла, посылаемого Солнцем.
Измерение ветра при помощи чаши
Не все инструменты «Паркера» будут за щитом TPS.
Чуть выше теплового щита находится Solar Probe Cup — один из двух инструментов «Паркера», не защищенных тепловым щитом. Этот инструмент известен как чаша (или коллектор) Фарадея, датчик для измерения вспышек ионов и электронов и углов потоков солнечного ветра. Из-за интенсивности солнечной атмосферы необходимы уникальные технологии, которые гарантируют, что инструмент не только переживет полет, но и сможет отправить точные данные обратно.
Чтобы измерить солнечный ветер надо постараться.
Сама чаша изготовлена из титан-цирконий-молибденовых пластин, молибденового сплава с точкой плавления 2349 градусов Цельсия. Чипы, производящие электрическое поле для «Паркера», сделаны из вольфрама, металла с наивысшей точкой плавления (3422 градуса). Обычно для травления линий сетки в этих чипах используются лазеры, однако из-за высокой температуры плавления использовалась кислота.
Другая проблема пришла в форме электронных кабелей — большинство кабелей расплавились бы при воздействии теплового излучения на такой близости к Солнцу. Для решения этой проблемы инженеры вырастили трубочки из сапфировых кристаллов, чтобы замкнуть провода, и сделали сами провода из ниобия.
Чтобы убедиться, что инструмент готов к суровой среде, ученым нужно было имитировать интенсивное тепловое излучение солнца в лаборатории. Чтобы создать достойный уровень тепла, ученые использовали ускоритель частиц и прожекторы IMAX. Прожекторы имитировали тепло солнца, а ускоритель частиц облучал чашу. Чтобы точно убедиться, что чаша «Паркера» сможет выдержать суровые условия, использовалась Одейлийская солнечная печь, крупнейшая в мире, которая концентрирует тепло солнца при помощи 10 000 настраиваемых зеркал.
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
Солнечный зонд «Паркер» прошел испытания на ура — в действительности, он работал тем лучше и тем более четкие результаты выдавал, чем больше подвергался воздействию испытательной среды. «Мы думаем, что излучение устранило любые возможные загрязнения», говорит Жюстин Каспер, исследователь инструментов SWEAP. «Он по сути самоочистился».
Как не расплавиться, долетев до Солнца
Несколько других конструкций на космическом аппарата поддерживают Parker Solar Probe защищенным от тепла. Без защиты солнечные панели — которые используют энергию самой звезды для питания аппарата — могут перегреться. По мере приближения к солнцу, солнечный массив прячется в тень теплового щита, оставляя лишь небольшой сегмент открытым интенсивным лучам солнца.
Но чем ближе к солнцу, тем больше нужно защиты. Массив батарей оснащен удивительно простой системой охлаждения: тепловой бак, который не дает хладагенту замерзнуть во время запуска, два радиатора, которые не дают хладагенту замерзнуть, алюминиевые лопасти для максимизации поверхности охлаждения, насосы для циркуляции хладагента. Система охлаждения достаточно мощная, чтобы охладить небольшую комнату, и будет поддерживать массив солнечных батарей и инструменты холодными и функционирующими даже в тепле Солнца.
Что же это за хладагент? Порядка 3,7 литров деионизированной воды. Хотя существует множество химических хладагентов, диапазон температур, которым будет подвергаться космический аппарат, колеблется между 10 градусами и 125 градусами. Очень немногие жидкости могут обрабатывать такие диапазоны, как вода. Чтобы вода не вскипала на высоком конце температур, она будет находиться под давлением, поэтому температура кипения будет выше 125 градусов.
Другая проблема с защитой любого космического аппарата — выяснить, как с ним общаться. «Паркер» будет по большей части предоставлен сам себе. Для сообщения с Землей свету нужно восемь минут — поэтому инженеры не смогут контролировать аппарат с Земли, если что-то пойдет не так.
Таким образом, космический аппарат должен автономно поддерживать себя в безопасности на пути к солнцу. Несколько датчиков, размером с половину мобильного телефона, будут крепиться к телу космического аппарата по краю тени от теплового экрана. Если какой-либо из этих датчиков обнаружит солнечный свет, он предупредит центральный компьютер и космический аппарат исправит свое положение, чтобы защитить датчики и остальные инструменты. Все это должно произойти без вмешательства человека, поэтому программное обеспечение будет тщательно проверяться, чтобы вносить все корректировки на лету.
Заходите в наш специальный Telegram-чат. Там всегда есть с кем обсудить новости из мира высоких технологий.
Запуск корабля к Солнцу
После запуска «Паркер» определит положение Солнца, выровняет защитный экран и продолжит свое путешествие в течение следующих трех месяцев, приветствуя тепло Солнца и защищаясь от холодного вакуума космоса.
В течение семи лет запланированной продолжительности полета космический аппарат обогнет звезду по орбите 24 раза. При каждом круге он будет приближаться к Солнцу и собирать образцы солнечного ветра, изучать корону и служить глазами для наших ученых.
Источник
Что “КИПИТ” внутри Солнца? Как устроены РЕАКЦИИ, которые дают нам СВЕТ?
Солнце — это звезда, но звезда средних размеров по сравнению с миллионами других звезд пространства. Несмотря на то, что оно кажется твердым, на самом деле Солнце — скопление газов, находящихся в состоянии непрерывного горения и выделяющих огромное количество тепловой энергии.
В действительности Солнце действует как гигантский термоядерный реактор, взрываясь, как водородная бомба. Но взрыв не может распространяться в космос, так как удерживается в центре Солнца слоем газа.
Астрономы получили много сведений о Солнце при помощи специальных инструментов. Вот некоторые из этих инструментов: спектроскоп, спектрограф, спектрогелиограф, коронограф, радиотелескоп и космические зонды. Так как атмосфера Земли поглощает большую часть солнечной радиации, достигающей нашей планеты, ученые установили приборы выше атмосферы. Такие космические зонды помогают им больше узнать о Солнце. Хотя здесь не приведено техническое описание всех этих приборов, но вы можете сделать вывод, что есть инструменты, дающие возможность получить большое количество сведений о Солнце.
Солнце находится на расстоянии более 172 000 000 км от Земли. Масса Солнца в 1 300 000 раз больше массы Земли. Но, то, что Солнце не такое же твердое тело, как Земля доказать очень просто: температура поверхности Солнца достигает 6000° С. При такой температуре любой металл или камень превращается в газ, поэтому Солнце должно быть газовым шаром!
В прошлом ученые считали, что солнечный свет, тепло являются результатом горения. Но поверхность Солнца остается горячей уже сотни миллионов лет, а так долго ничто гореть не может.
Сегодня ученые полагают, что Солнце выделяет тепло в результате процессов, аналогичных тем, которые происходят в атомной бомбе. Солнце превращает материю в энергию.
Этот процесс отличается от горения. При горении одна форма материи переходит в другую. При переходе материи в энергию необходимо минимальное количество материи для производства огромного количества энергии. Двадцать восемь граммов материи выделяют энергию, достаточную для того, чтобы расплавить более 1 миллиона тонн скальных пород.
Итак, если наука права, солнце светит потому, что там постоянно происходит превращение материи в энергию. Одного процента массы Солнца достаточно для того, чтобы оно оставалось горячим в течение 150 миллиардов лет!
Ничего не кипит — там все уже вскипело — т. е. уже газы, а точнее — плазма (высокоионизированный газ).; -)
В конкретно нашем Солнце (звезда — желтый карлик) основные реакции:
Дейтерий + Тритий = Гелий + нейтрон + Е
Дейтерий + Дейтерий = Гелий + Е
Тритий + Водород = Гелий + Е
И т. п. — различные изотопы водорода соединяются и получается Гелий. Здесь Е — энергия, которая может выделяться произвольным образом (т. е. лично мне — по барабану — каким, так-то физики в курсе — где в каком виде выделяется энергия) — т. к. в первую очередь она идет на разогрев атмосферы самой звезды, а вот уже атмосфера — раскаленные газы излучают привычный нам «белый» свет.
Это так называемый Термоядерный синтез (Термо- т. к. проходит при ооооооооооооооооочень высоких температурах, т. е. он-то самоподдерживается — выделяемая энергия не дает ему охладиться ниже температуры протекания синтеза, но чтобы его начать — инициировать реакцию — нужно сначала достичь соответствующих температур) .
Важно — не путать с реакциями радиоактивного распада как у Урана, Плутония и т. п. — Тяжелые ядра — делятся, т. е. был один тяжелый атом — стало 2 по-легче, а здесь (термояд. СИНТЕЗ) — было 2 по-легче, а стал один потяжелее.
Энергия при этом выделяется т. к. функции потенциальной энергии ядра от кол-ва нейтронов и протонов в нем имеет минимум где-то в районе 2го периода таблицы Менделеева, т. к. любая система стремится «скатиться» в минимум потенциальной энергии — при этом согласно з-ну Сохранения Энергии — энергия никуда не денется, а просто выделиться из системы (т. е. из ядер) наружу => до минимума энергетически выгоден синтез, а после — распад, но эта функция идет таким образом, что в начале потенциальная энергия падает резко, потом падение замедляется, потом минимум и потом — меееееееееедленный рост. т. е. выигрыш от ядерной реакции очень велик при ядерном синтезе в самом начале таблицы Менделеева, потом его практически нет, а потом к оооооооооочень тяжелым ядрам становится существенным выигрыш в потенциальной энергии для распада.
Еще одна вещь которую стоит отметить в любой единичный акт ядерной реакции вступает не более 1 — 2х ядер! Т. к. вероятность одновременного столкновения более 2х ядер — очень мала, а следовательно такие столкновения происходят очень редко => не вносят существенного вклада. Поэтому не надо мечтать о термоядерном синтезе сразу около десятка атомов водорода с попаданием прямо в минимум потенциальной энергии и колоссальным энергитическим выигрышем — вероятность такого «коллективного» столкновения ядер слишком мала. А раз так, то процесс 2 водорода -> гелий дает больший выигрыш энергии, чем процесс 2 гелия -> Бериллий и т. д. В. т. ч. 4 Водорода -> Бериллий — тоже маловероятен. (В каждом водороде по 1му протону из 4х водородов один Гелий, в котором протонов всего 2 получиться НЕ может! )
На звездах побольше (напр. Красных Гигантах) главный процесс другой — там протекает сложный цикл ядерных реакций атомов углерода, бора и азота. — Его я не помню.: -(
Примечание:
Дейтерий — изотоп водорода с массовым числом 2 а. е. м. — в его ядре один протон и один нейтрон
Тритий — изотоп водорода с массовым числом 3 а. е. м. — в его ядре один протон и два нейтрона
Протий или Уний — изотоп водорода с массовым числом 1 а. е. м. — в его ядре один протон — наиболее распространен и наиболее стабилен, для простоты именно его и называют просто «водородом».
В принципе да, Внутри Солнца — это синтез гелия из водорода. В принципе возможны два пути такого синтеза:
1. Протно-протонный цикл:
Суммарным итогом реакции является слияние четырех протонов с образованием ядра атома гелия и выделением энергии, эквивалентной 0,7 % массы этих протонов.
p + p → 2D + e+ + νe
2D + p → 3He + γ
3He + 3He → 4He + 2p
Это реакция идущая «в лоб» -для Солнца на настоящий момент это основная реакция нуклеосинтеза.
Возможен и другой вариант: Это CNO — цикл:
Он делится на три взаимоперекрывеющихмя цикла:
Основной путь реакции CN-цикла :
12C + 1H → 13N + γ +1,95 МэВ
13N → 13C + e+ + νe +1,37 МэВ
13C + 1H → 14N + γ +7,54 МэВ
14N + 1H → 15O + γ +7,29 МэВ
15O → 15N + e+ + νe +2,76 МэВ
15N + 1H → 12C + 4He +4,96 МэВ
Суть этого цикла состоит в непрямом синтезе α-частицы из четырех протонов при их последовательных захватах ядрами, начиная с 12C.
NO I-цикл:
14N + 1H → 15O + γ +7,29 МэВ
15O → 15N + e+ + νe +2,76 МэВ
15N + 1H → 16O + γ +12.13 МэВ
16O + 1H → 17F + γ +0,60 МэВ
17F → 17O + e+ + νe +2,76 МэВ
17O + 1H → 14N + 4He +1,19 МэВ
NO II-цикл:
15N + 1H → 16O + γ +12.13 МэВ
16O + 1H → 17F + γ +0,60 МэВ
17F → 17O + e+ + νe +2,76 МэВ
17O + 1H → 18F + γ +5,61 МэВ
18F → 18O + e+ + νe
18O + 1H → 15N + 4He
Хотя энергитически эти поцессы и интереснее. чем прямой протон-протонный цикл, но на Солнце СNO -цикл распостранен меньше. Причина проста: малое количество тяжелых элементов (углерода, азота и кислорода) на Солнце.
Источник